6.2.4. Особенности танковых пушек

Требование пробития броневой защиты сильнобронирован­ных целей с высоким уровнем заброневого действия, генерируемых при пробитии поражающих элементов, значительных зон пораже­ния, большой дальности стрельбы предопределяет высокую дуль­ную энергию снаряда, сообщаемую ему при выстреле. Постоянный рост этих требований приводит к необходимости увеличения дав­ления в канале ствола и увеличения пути снаряда при выстреле. Величина максимального давления в канале ствола ограничена прочностными характеристиками ствола и снарядов при выстреле, усилием защемления гильзы, силой сопротивления откату, жестко­стью элементов конструкции и рядом других факторов. Увеличение пути снаряда обеспечивается увеличением длины трубы ствола, на которую накладываются ограничения по жесткости, массе и урав­новешенности качающейся части, а также необходимость предот­вращения утыкания дульной части ствола в препятствия при дви­жении танка, особенно при углах снижения орудия при движении по пересеченной местности и при большом динамическом ходе катков ходовой части. На современных танковых пушках максималь­ное давление достигает 500. .600 МПа На новых образцах следует ожидать повышения давления до предельного по требованиям прочности. Для скрепленных труб из современных орудийных сталей величина предела упругого сопротивления ствола ожидается равной 700...800 МПа. Длина стволов пушек современный серийных танков достигла 50 калибров, а на последнем по времени принятия на вооружение французском танке «Леклерк» длина стола 120-мм гладкоствольной пушки CN-120-26 достигла 52 калибров.

На кучность стрельбы при стрельбе с ходу значительное влия­ние оказывают линейные и угловые колебания ствола под воздей­ствием транспортных возмущений, а также вследствие взаимодействия снаряда со стенками ствола при его движении по непрямолинейному каналу ствола. Это приводит к дополнительному рассеиванию снарядов, так называемому вибрационному рассеиванию.

Помимо ошибок стрельбы, вызываемых техническим ^и вибра­ционным рассеиванием, формируется ошибка технической подго­товки орудия. Конструктивное исполнение пушек и снарядов их массогабаритные и баллистические характеристики определяют средние значения углов вылета каждого типа снаряда из пушек данного типа, которые учитываются при составлении таблиц стрельбы. Однако индивидуальные особенности изготовления каж­дого образца (в пределах удовлетворения всем требованиям конст­рукторской и технологической документации), разброс их пара­метров, определяющих силовые и моментные нарушения при выстреле, являются причиной появления индивидуальны углов вылета снарядов. Настрел ствола, тепловой изгиб трубы ствола, температура зарядов изменяются в процессе стрельбы, что сущест­венно влияет на изменение индивидуальных углов выстрела обу­словливает необходимость определения данных углов не только до начала стрельбы при технической подготовке пушки, но и в процессе стрельбы неучет или неточность нахождения этих углов приводит к возникновению ошибки технической подготовки, а сле­довательно, и к увеличению суммарной ошибки (б_с.о.) стрельбы, определяемой выражением:

б_со = б_тр + б_вр + б_тп, (6.6)

где б_тр- ошибка, определяемая техническим рассеиванием снаря­дов;

б_вр- ошибка, определяемая вибрационным рассеиванием, влия­нием линейных и угловых колебаний ствола на перенос­ную скорость снаряда и изменением характера взаимо­действия снаряда со стенками трубы при его движении по непрямолинейному каналу;

б_тп- ошибка технической подготовки

Для исключения угловых перемещений дульной части ствола до вылета снаряда необходимо равенство нулю суммы моментов сил, действующих на откатные части при выстреле: силы сопротивле­ния откату, давления пороховых газов на дно канала и инерцион­ных сил. Для обеспечения динамической уравновешенности при выстреле противооткатные устройства в танковых пушках устанав­ливаются симметрично, так, чтобы равнодействующая сил сопро­тивления откату находилась на оси канала ствола и обеспечивался неторможенный (свободный) откат на время движения снарядов до дульного среза.

Основным показателем точности стрельбы из танка является вероятность попадания и дальность действительной стрельбы дальность, на которой вероятность попадания первым выстрелом составляет 0,55.

Стремление максимально повысить дульную энергию, снизить массу пушки, уменьшить длину отката и обметаемое пушкой про­странство внутри танка приводит к использованию танковых пушек с большим значением силы сопротивления откату. Так, пушка се­рийных отечественных танков Д-81 имеет максимальную силу сопротивления откату порядка 1∙10⁶ Н и предельную длину отката 310 мм. Эта сила на порядок превосходит массу башни (что опре­деляет соответствующие перегрузки при перемещении башни в пределах выбора люфта в погоне) и в 2,5 раза превосходит массу танка. На зарубежных танках соотношение силы сопротивления откату и веса танка близко к единице (сила сопротивления откату порядка 0,6-10⁶ Н при большей массе башни и массе танка порядка 55 тонн).

В танковых пушках должна быть обеспечена подвижность ствола относительно люльки при высокотемповой стрельбе за счет достаточно большого теплового зазора между трубой и люлькой, а также должна быть обеспечена соосность ствола и люльки, в том числе и при движении танка. Очевидно, что для исключения угло­вого рассогласования оси прицела и трубы необходимо минимизи­ровать угол поворота люльки в цапфах в горизонтальной плоскости. Для обеспечения высокой точности стабилизации пушки, сокраще­ния продолжительности процессов стабилизации и приведения пушки на угол заряжания, а после заряжания - на угол стрельбы, качающаяся часть пушки должна быть уравновешена относительно оси качания. Так как танковые пушки имеют длинные стволы, эжекторы, термозащитные покрытия, а радиус обметания казенной части пушки стремятся сделать минимальным, уравновешенность качающейся части пушки элементами ее конструкции обеспечить невозможно. Поэтому для обеспечения совмещения центра масс качающейся части пушки с осью качания (осью цапф) на люльке пушки устанавливают узлы стабилизатора, спаренный пулемет, меха­низм улавливания поддона после выстрела. Корректировка и регу­лировка уравновешивания обеспечивается размещением сменных грузов на люльке.

При функционировании пушки в режиме заряжания и произ­водства выстрела механизмы пушки и механизмы автомата заряжа­ния не должны увеличивать продолжительности цикла заряжания и подготовки прицельного выстрела, что достигается сокращением продолжительности соответствующих операций и совмещением их во времени с операциями других подсистем. Кроме того, необхо­димо исключить внецикловые операции (операции, не связанные непосредственно с перемещением боеприпаса в цикле заряжания). Примером невыполнения этого требования является функциониро­вание узлов A3, связанных с экстракцией поддона, требующих вве­дения в состав A3 механизма улавливания поддонов (в отечественных танках, оснащенных пушкой Д-81 и ее модификациями). Сама по себе экстракция поддона совмещается во времени с накатом, однако нали­чие в составе A3 механизма улавливания и удаления (или перекладки) поддона исключает возможность совмещения ряда операций и сокра­щения продолжительности цикла заряжания пушки. Пушки с затво­рами безгильзовой обтюрации и, соответственно, с полностью сго­рающими оболочками зарядов лишены этих недостатков.

Пушка является также составным элементом в формировании системообразующего параметра боевая надежность, являясь про­сто объектом поражения. Значительная часть пушки (труба, эжек­тор, термозащитный кожух, установленные на дульной части тру­бы элементы юстировки СУО с положением оси трубы) находится вне броневой защиты и подвергается воздействию средств пораже­ния, которые могут привести как к разрушению трубы под дей­ствием давления в канале трубы при выстреле в зоне снижения несущей способности, так и к разрыву ствола при выстреле из деформированной трубы.

При выстреле, особенно подкалиберными снарядами, на стенки канала трубы воздействуют высокоскоростной поток пороховых газов и ведущие элементы снарядов, что приводит к изменению конфигурации заходного конуса каморы и канала трубы. Для уве­личения долговечности ствола проводится ряд мероприятий, в том числе нанесение эрозионно-термо-износостойких покрытий на раз­личные участки канала трубы (например, хромирование).

Для обеспечения прочности при высоком уровне давления по­роховых газов при выстреле наиболее нагруженная каморная часть трубы выполнена скрепленной. Скрепление обеспечивается кожу­хом, надеваемым в нагретом состоянии на каморную часть трубы-моноблока (рис. 6.9). Диаметры и, соответственно, величины натяга скрепляемых труб подбирают так, чтобы напряжения на их внутрен­них поверхностях при выстреле были одинаковыми.

После вылета снаряда при экстракции поддона и открытом ка­зенном срезе трубы в боевое отделение поступают пороховые газы, содержащие угарный газ, оксиды азота и другие токсические состав­ляющие. Фильтровентиляционная установка танка подает в обитае­мое отделение очищенный от пыли, радиоактивных, отравляющих веществ и бактериальных средств наружный воздух под избыточным (превышающим атмосферное) давлением, создавая подпор; однако этого подпора недостаточно для обеспечения приемлемого для жизнедеятельности экипажа состава воздуха. С целью принуди­тельного удаления пороховых газов из канала трубы танковые пушки оснащают эжекторами. Корпус эжектора может быть вы­полнен стальным или из неметаллических материалов. Для исклю­чения влияния эжектора на угол склонения пушки (при размеще­нии эжектора на стволе в пределах корпуса танка) корпус эжектора размещают эксцентрично относительно оси трубы. На пушке Д-81 отечественных танков корпуса эжекторов выполнены стальными и концентрическими, на танке «Леопард-2» - стеклопластиковым и эксцентричным. Следует отметить, что на некоторых танках эжекторы и, соответственно, эжекционная продувка ствола отсутствуют, например, на французском танке «Леклерк»: обеспечение низкого уровня загазованности обитаемых отделений обеспечивается продувкой канала ствола сжатым воздухом, получаемым от автоном­ного источника.

Рис 6.9 Ствол 125-мм танковой пушки 2А46М

1 - кронштейн для крепления пушки по-походному, 2 - отверстие для размещения тормозов отката, 3 - отверстие для размещения накатника, 4 - гермозащитный кожух 5 - грани под ключ, 6 - корпус эжектора, 7- труба, 8 - скрепляющий кожух. 9 – казенник.

Такое решение конструктивно более сложно, энерго­емко, требует значительного количества воздуха, но и более эф­фективно. Продувка сжатым воздухом вместо эжекционной по­вышает также боевую надежность танка, так как при боевых повреждениях корпуса эжектора степень загазованности боевого отделения существенно возрастает.

Для уменьшения влияния метеорологических условий на точ­ность стрельбы на трубах стволов танковых пушек (рис. 6.9) устанав­ливаются термозащитные кожухи (на танках Т-72, Т-80, Т-90) или термозащитные покрытия (например, на танке «Леклерк»). При не­равномерном нагреве трубы солнечной радиацией, охлаждении боковым ветром труба изгибается в сторону меньших температур. Термозащита наружной поверхности трубы, устраняя указанные негативные воздействия метеоусловий, приводит к повышению температуры трубы при темповой стрельбе за счет ухудшения ус­ловий наружного охлаждения, что, в свою очередь, может привести к изгибу трубы за счет, например, разностенности трубы. Следует отметить также, что повышение темпа стрельбы из танков приведет к необходимости введения принудительного охлаждения канала трубы для обеспечения безопасности стрельбы, точности и ресурса.

Существенное влияние на характеристики СО оказывает тип заряжания: гильзовый или безгильзовый. На отечественных танках, оснащенных пушками Д-81, реализуется гильзовое заряжание, причем длина стального поддона составляет 1/3 длины заряда, 2/3 длины которого выполнены из сгорающей оболочки. Столь значительная длина поддона способствует поступлению большого количества пороховых газов в боевое отделение при экстракции и приводит к необходимости ввода в состав A3 специального уст­ройства для улавливания поддона массой 3,45 кг со скоростью экс­тракции 14... 18 м/с с последующим его удалением (перекладкой). На 120-мм пушке, устанавливаемой на танках «Леопард-2», M1, «Леклерк», также реализуется гильзовое заряжание, однако, надеж­ная обтюрация и полное сгорание сгорающей оболочки заряда обеспечивается при длине поддона в несколько десятков милли­метров. Существенно меньшая масса и габарит поддона позволяют обойтись без механизма улавливания. Существенно снижается газопоступление в боевое отделение и масса выстрела.

На танках Великобритании традиционно устанавливаются пушки с затворами безгильзовой обтюрации с зарядами в матерчатой оболочке (картузах). Вначале использовались затворы с обтю­рацией пороховых газов стальными притертыми к посадочной поверхности запирающими кольцами. Удержание обтюрирующей конструкции при воздействии силы давления пороховых газов - силовое запирание затвора - может обеспечиваться как поршне­вым, так и клиновым устройством.

Переходя к оценке затворов, необходимо, прежде всего, оста­новиться на влияние типа затвора на конструкцию ствола. Уста­новлено, что при одинаковой прочности казенник клинового затво­ра и сам клиновой затвор тяжелее. В конструктивном отношении это выгодно, так как центр массы ствола переносится ближе к ка­зенному срезу, что облегчает уравновешивание качающейся части.

С точки зрения повышения скорострельности, выгоднее приме­нять клиновые затворы, так как при открывании или закрывании клинового затвора совершается движение одного вида. Клиновые затворы имеют ряд преимуществ, с точки зрения удобства заряжа­ния. Поршневой затвор открывается навстречу движению снаряда (гильзы) при заряжании. Поэтому приходится задерживать заряжа­ние до полного открывания затвора.

В клиновых затворах легче и проще применить механизм авто­матики, чем в поршневых из-за необходимости преобразования по­ступательного движения деталей механизмов автоматики во вра­щательное и поступательное движения поршневого затвора при его открывании и закрывании.

В отношении технологичности производства, прочности и на­дежности функционирования оба типа затворов равноценны.

Характеристики некоторых танковых пушек приведены в При­ложении (табл. П.4, П.5).